特許 7317780 流量調整弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-21

(45)【発行日】2023-07-31

(54)【発明の名称】流量調整弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/68 20060101AFI20230724BHJP

【ＦＩ】

F16K31/68 A

F16K31/68 S

F16K31/68 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020154027

(22)【出願日】2020-09-14

(65)【公開番号】P2022047957

(43)【公開日】2022-03-25

【審査請求日】2022-03-24

(73)【特許権者】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100182545

【弁理士】

【氏名又は名称】神谷 雪恵

(74)【代理人】

【識別番号】100134315

【弁理士】

【氏名又は名称】永島 秀郎

(74)【代理人】

【識別番号】100213757

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 詩人

(72)【発明者】

【氏名】大澤 一彦

(72)【発明者】

【氏名】▲高▼田 裕正

【審査官】藤森 一真

(56)【参考文献】

【文献】実開昭６０－１７１９８９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭５２－０８８０６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０８－０４２７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５７５７３０３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特表２０１０－５０５２０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－３１６７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２６２１９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０７５０９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－０４２７９０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ３１／１２ － ３１／１６５

Ｆ１６Ｋ ３１／３６ － ３１／４２

Ｆ１６Ｋ ３１／６４ － ３１／７２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

通過する流体の流量を調整可能な流量調整弁であって、
前記流体が導入される一次ポートと、
前記一次ポートから流入した前記流体を通過させる弁ポートを有する弁本体と、
前記弁本体に移動自在に設けられて前記弁ポートの開度を変更する弁体と、
前記弁ポートを通過した前記流体を送り出す二次ポートと、
前記弁体を駆動する駆動エレメントと、
前記駆動エレメントと前記弁体との間に設けられる伝達手段と、を備え、
前記駆動エレメントは、封入ガスが封入された封入空間を区画するための感圧部材を有し、前記封入空間の圧力が高くなるほど鉛直方向上側への弁開力が大きくなるように構成され、
前記弁体には、前記一次ポートと前記二次ポートとを連通可能な連通部が形成され、
前記伝達手段は、前記弁開力を前記弁体に伝達するとともに前記連通部の少なくとも一部を閉塞し、前記弁体に対して鉛直方向の下側に相対移動することで前記連通部を開放可能に設けられていることを特徴とする流量調整弁。

【請求項2】

前記連通部は、貫通孔状に形成され、
前記伝達部材は、前記連通部に挿通される被挿通部を有することを特徴とする請求項１に記載の流量調整弁。

【請求項3】

前記弁体に所定の弁閉力を付与する弁閉力付与手段をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の流量調整弁。

【請求項4】

通過する流体の流量を調整可能な流量調整弁であって、
前記流体が導入される一次ポートと、
前記一次ポートから流入した前記流体を通過させる弁ポートを有する弁本体と、
前記弁本体に移動自在に設けられて前記弁ポートの開度を変更する弁体と、
前記弁ポートを通過した前記流体を送り出す二次ポートと、
前記弁体を駆動する駆動エレメントと、を備え、
前記駆動エレメントは、封入ガスが封入された封入空間を区画するための感圧部材を有し、前記封入空間の圧力が高くなるほど鉛直方向上側への弁閉力が大きくなるように構成され、
前記弁体は、前記弁ポートに対し、鉛直方向の下側に配置されて開度を変更するように構成され、
前記弁体に所定の弁開力を付与する弁開力付与手段と、
前記弁開力を前記弁体に伝達する弁開力伝達手段と、をさらに備え、
前記弁体は、前記弁開力伝達手段に対して鉛直方向の下側に相対移動可能に設けられ、
前記弁開力伝達手段は、前記弁ポートに対して鉛直方向の上側に配置される基部と、前記弁ポートに挿通されるとともに前記弁体に力を伝達する被挿通部と、を有し、
前記基部には、その上側の空間と下側の空間とを連通させる連通部が形成されていることを特徴とする流量調整弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流量調整弁に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、冷媒（流体）を用いて冷却対象を冷却する冷却装置等において、冷却対象の温度に応じて弁開度が調整されて冷媒の流量を調整可能な流量調整弁が設けられることがある。従来、このような流量調整弁として、弁自体にブリードポート作用を有する穴を設けた膨張弁が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された膨張弁では、弁に形成された穴を、始動用圧力バランス穴として用いている。即ち、この膨張弁では、弁の全閉時においても低圧パイプ内の空間と高圧パイプ内の空間とが連通し、冷媒が通過可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】実開昭５２－０８８０６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

流量調整弁を冷却装置等に設ける場合、故障やトラブル等が発生した場合であっても、流体の流量を確保することが求められる場合があった。例えば、弁体を駆動する駆動エレメントにおけるダイヤフラム等の感圧部材が破損することにより、弁開力又は弁閉力が生じなくなって弁体が移動不能となり、弁開度が調整不能な状態（以下、「調整不能状態」とする）となる可能性があった。このような場合に、特許文献１に記載されたように弁に穴を形成すれば、調整不能状態となっても穴の大きさに応じた流量の冷媒を通過させることができる。

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載されたように弁に穴を形成する構成では、膨張弁における最低流量が穴の大きさによって決まってしまうため、流量確保のために穴を大きく形成すると低流量域における流量制御が困難になってしまうという不都合があった。即ち、低流量制御を容易としつつ調整不能状態において流体の流量を確保することは困難であった。

【0006】

本発明の目的は、低流量制御が容易であり且つ調整不能状態において流体の流量を確保することができる流量調整弁を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の流量調整弁は、通過する流体の流量を調整可能な流量調整弁であって、前記流体が導入される一次ポートと、前記一次ポートから流入した前記流体を通過させる弁ポートを有する弁本体と、前記弁本体に移動自在に設けられて前記弁ポートの開度を変更する弁体と、前記弁ポートを通過した前記流体を送り出す二次ポートと、前記弁体を駆動する駆動エレメントと、前記駆動エレメントと前記弁体との間に設けられる伝達手段と、を備え、前記駆動エレメントは、封入ガスが封入された封入空間を区画するための感圧部材を有し、前記封入空間の圧力が高くなるほど鉛直方向上側への弁開力が大きくなるように構成され、前記弁体には、前記一次ポートと前記二次ポートとを連通可能な連通部が形成され、前記伝達手段は、前記弁開力を前記弁体に伝達するとともに前記連通部の少なくとも一部を閉塞し、前記弁体に対して鉛直方向の下側に相対移動することで前記連通部を開放可能に設けられていることを特徴とする。

【0008】

以上のような本発明によれば、伝達手段が弁体の連通部の少なくとも一部を閉塞していることで、駆動エレメントが通常に動作している場合において連通部を通過可能な流体の流量を、調整不能状態において通過可能な流体の流量に対して低減することができ、低流量制御が容易となる。また、伝達手段が弁体に対して鉛直方向の下側に相対移動することで連通部を開放可能であることにより、感圧部材に故障等が生じて鉛直方向上側への弁開力が得られなくなり調整不能状態となった場合、伝達手段が重力によって鉛直方向下側に移動し、弁体の連通部を開放する。従って、本発明によれば低流量制御を容易としつつ調整不能状態において流体の流量を確保することができる。

【0009】

この際、本発明の流量調整弁では、前記連通部は、貫通孔状に形成され、前記伝達部材は、前記連通部に挿通される被挿通部を有することが好ましい。このような構成によれば、被挿通部が貫通孔状の連通部に挿通されることで、弁体の移動方向と交差する面内において、弁体と伝達手段との相対位置のずれを抑制することができる。

【0010】

また、本発明の流量調整弁では、前記弁体に所定の弁閉力を付与する弁閉力付与手段をさらに備えることが好ましい。このような構成によれば、弁閉力付与手段の弁閉力と駆動エレメントの弁開力とのバランスによって弁ポートの開度を調節することができ、流量制御を容易とすることができる。

【0011】

本発明の流量調整弁は、通過する流体の流量を調整可能な流量調整弁であって、前記流体が導入される一次ポートと、前記一次ポートから流入した前記流体を通過させる弁ポートを有する弁本体と、前記弁本体に移動自在に設けられて前記弁ポートの開度を変更する弁体と、前記弁ポートを通過した前記流体を送り出す二次ポートと、前記弁体を駆動する駆動エレメントと、を備え、前記駆動エレメントは、封入ガスが封入された封入空間を区画するための感圧部材を有し、前記封入空間の圧力が高くなるほど鉛直方向上側への弁閉力が大きくなるように構成され、前記弁体は、前記弁ポートに対し、鉛直方向の下側に配置されて開度を変更するように構成されていることを特徴とする。

【0012】

以上のような本発明によれば、駆動エレメントが鉛直方向上側への弁閉力を弁体に付与するように構成されていることから、感圧部材に故障等が生じて鉛直方向上側への弁閉力が得られなくなり、調整不能状態となった場合、弁体が重力によって鉛直方向下側に移動する。これにより、弁ポートが開放されて流体の流量を確保することができる。このとき、弁体に連通部を形成する必要がなく、低流量制御が容易である。

【0013】

この際、本発明の流量調整弁では、前記弁体に所定の弁開力を付与する弁開力付与手段と、前記弁開力を前記弁体に伝達する弁開力伝達手段と、をさらに備え、前記弁体は、前記弁開力伝達手段に対して鉛直方向の下側に相対移動可能に設けられ、前記弁開力伝達手段は、前記弁ポートに対して鉛直方向の上側に配置される基部と、前記弁ポートに挿通されるとともに前記弁体に力を伝達する被挿通部と、を有し、前記基部には、その上側の空間と下側の空間とを連通させる連通部が形成されていることが好ましい。このような構成によれば、弁開力付与手段の弁開力と駆動エレメントの弁閉力とのバランスによって弁ポートの開度を調節することができ、流量制御を容易とすることができる。さらに、弁開力伝達手段の基部に連通部が形成されていることで、調整不能状態において弁閉力伝達手段によって弁ポートが閉塞されてしまうことを抑制し、流体の流量を確保することができる。

【発明の効果】

【0014】

本発明の流量調整弁によれば、低流量制御が容易であり且つ調整不能状態において流体の流量を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の一例である第１実施形態にかかる流量調整弁が設けられた冷却装置を示すシステム図である。

【図2】前記流量調整弁において弁ポートの開度が最大となった様子を示す断面図である。

【図3】前記流量調整弁において弁ポートの開度が最小となった様子を示す断面図である。

【図4】前記流量調整弁が調整不能状態となった様子を示す断面図である。

【図5】本発明の一例である第２実施形態にかかる流量調整弁が設けられた加熱装置を示すシステム図である。

【図6】前記流量調整弁において弁ポートの開度が最小となった様子を示す断面図である。

【図7】前記流量調整弁において弁ポートの開度が最大となった様子を示す断面図である。

【図8】前記流量調整弁が調整不能状態となった様子を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。第２実施形態においては、第１実施形態と共通する構成には共通の符号を付し、説明を省略する。

【0017】

［第１実施形態］
本実施形態の流量調整弁１Ａは、図１に示すような冷却装置１００に設けられる。冷却装置１００は、流量調整弁１Ａと、冷媒（流体）を所定方向に送り出す送流体手段としてのポンプ１０１と、冷媒を放熱する放熱手段としての放熱器１０２と、受熱部としての冷却器（例えばコールドプレート）１０３と、を備え、冷媒が循環する流路を形成する。この冷却装置１００は、純水やフッ素系不活性液体（例えばフロリナート（登録商標）や、ガルデン（登録商標）、ノベック（登録商標））等の絶縁性の冷媒を用い、例えば電気自動車やハイブリッド車等に搭載される電気機器を冷却する。即ち、電気自動車やハイブリッド車にはモータやインバータ等の発熱を伴う発熱部品が搭載されており、冷却装置１００はこれらの発熱部品を冷却する。あるいは、大型のコンピュータシステムやサーバ等に搭載される電子部品を冷却する。即ち、大型のコンピュータシステムやサーバ等にはＣＰＵやメモリ等の発熱量の大きい発熱部品が搭載されており、冷却装置１００はこれらの発熱部品を冷却する。複数の発熱部品を１つのユニット（冷却対象）と捉え、図１に示す例では、冷却装置１００は１つの冷却対象２０１を冷却するものとするが、冷却装置が冷却する冷却対象の数は任意である。冷却装置が複数の冷却対象を冷却する場合、冷却対象の数と同数の流量調整弁及び冷却器が設けられるとともに、これらが並列に接続されていることが好ましい。

【0018】

ポンプ１０１によって送り出された冷媒は、流量調整弁１Ａを通過し、冷却対象２０１に接触するように設けられた冷却器１０３内を通過することで冷却対象２０１と熱交換し、放熱器１０２によって放熱され、再びポンプ１０１に戻る。尚、冷却器１０３は、冷媒を通過させるとともに冷却対象２０１から受熱することで受熱部として機能するものであればよく、冷却対象２０１から冷媒に充分に熱伝達させることができるものであればよい。即ち、冷却器１０３と冷却対象２０１とが直接接触してもよいし、熱伝達部材を介して冷却対象２０１から冷却器１０３に熱伝達される構成であってもよい。尚、冷却対象２０１の発熱量に基づいて、ポンプ１０１が送り出す冷媒の流量が調節されてもよい。

【0019】

ポンプ１０１としては、液体状態の冷媒（液冷媒）を送り出すためのポンプを用いることが好ましい。このとき、冷却器１０３及び流量調整弁１Ａを通過する冷媒は液体であることが好ましいが、冷却装置１００の流路の一部において冷媒が気液混合状態となってもよい。放熱器１０２は、自然に放熱する方式であってもよいし、送風されて放熱する方式であってもよいし、あるいは、水冷方式であってもよい。

【0020】

以下に、流量調整弁１Ａの詳細について説明する。流量調整弁１Ａは、図２、３に示すように、弁本体としてのハウジング２と、一次側導管３と、二次側導管４と、弁体５と、弁体５に弁閉方向の力を付与する弁閉力付与手段としての圧縮ばね６と、駆動エレメント７と、伝達手段８と、を備える。以下では、鉛直方向をＺ方向とし、鉛直方向の上側をＺ方向の上側とするとともに単に「上側」と呼ぶことがあり、鉛直方向の下側をＺ方向の下側とするとともに単に「下側」と呼ぶことがある。一次側導管３と二次側導管４とは水平面内に沿って平行に延びており、これらの延在方向をＸ方向とし、Ｘ方向及びＺ方向の両方に直交する方向をＹ方向とする。また、流量調整弁１Ａでは、各部材間で力が伝わることで弁体５が移動するが、特に説明がない限り各部材同士は直接接触してもよいし、他の部材を介して力が伝わるようになっていてもよい。

【0021】

ハウジング２は、全体が金属部材によって構成され、Ｘ方向の一方側（図２における左側）に開口した一次ポート２１と、Ｘ方向の他方側（図２における右側）に開口した二次ポート２２と、一次ポート２１と二次ポート２２との間に延びる第１隔壁部２３と、第１隔壁部２３の下側に設けられた第２隔壁部２４と、を有する。

【0022】

一次ポート２１と二次ポート２２とは、中心部同士がＺ方向にオフセットして配置され、一次ポート２１の中心部の方が上側に配置されている。一次ポート２１には一次側導管３が接続され、二次ポート２２には二次側導管４が接続される。

【0023】

ハウジング２は、図示の例では一つの部品によって箱状に構成されているが、複数の部品が組み合わされることで箱状となってもよい。例えば、ハウジング２は、上側が開口したハウジング本体と、ハウジング本体の開口を塞ぐ蓋部と、を有していてもよい。

【0024】

第１隔壁部２３は、一次ポート２１の下端部と二次ポート２２の上端部との間においてＸＹ平面に沿って延びている。第２隔壁部２４は、第１隔壁部２３に対して略平行に延びるとともに、間隔を開けて配置されている。ハウジング２内には、第１隔壁部２３の上側の第１空間Ａ１と、第１隔壁部２３の下側且つ第２隔壁部２４の上側の第２空間Ａ２と、が形成される。第１隔壁部２３には、第１空間Ａ１と第２空間Ａ２とを連通させ、一次ポート２１から流入した冷媒を通過させる弁ポート２３１が形成されている。第１空間Ａ１は、一次ポート２１に連通する空間であって、弁体５を収容する。第２空間Ａ２は、二次ポート２２に連通する空間であって、弁ポート２３１を通過した冷媒が流出する。尚、第１隔壁部２３には、弁ポート２３１に加えてブリード孔が形成されていてもよく、即ちこのブリード孔によって第１空間Ａ１と第２空間Ａ２とが常に連通するようになっていてもよい。

【0025】

第２隔壁部２４には、第２空間Ａ２と、第２隔壁部２４の下側における空間（後述する第３空間Ａ３）と、を連通する貫通孔２４１が形成されている。貫通孔２４１は、Ｚ方向から見て弁ポート２３１に重なる位置に形成されている。尚、貫通孔２４１が均圧孔として機能してもよいし、貫通孔２４１とは独立した均圧孔を第２隔壁部２４に形成してもよい。

【0026】

弁体５は、ハウジング２に移動自在に設けられて弁ポート２３１の開度を変更するものであって、上面に形成されたばね受け部５１と、下側に形成されたテーパ状のニードル部５２と、を有し、全体が下側を頂点側とする円錐台状に形成されている。弁体５には、Ｚ方向に沿って延びるとともに全体を貫通する（ばね受け部５１が形成された上面からニードル部５２の先端に亘る）連通部５３が形成されている。ばね受け部５１は、圧縮ばね６と当接することでＺ方向の下側への弁閉力（付勢力）が付与される部分である。ニードル部５２が弁ポート２３１の周囲の弁座部２３１Ａに対して接近または離隔することで、弁ポート２３１の開度（弁開度）が調節されるようになっている。連通部５３は、例えば断面円状の貫通孔状に形成されており、後述するように一次ポート２１と二次ポート２２とを連通可能に形成されている。

【0027】

圧縮ばね６は、Ｚ方向を軸方向とするコイル状に形成され、ハウジング２における上側の板部と弁体５のばね受け部５１との間に配置される。圧縮ばね６は、弁体５に対して所定の弁閉力（付勢力）を付与するように、自然状態から圧縮されて配置される。

【0028】

駆動エレメント７は、金属製の上ケース７１及び下ケース７２と、感圧部材としてのダイヤフラム７３と、を有する。上ケース７１は、下側に開口した有底筒状（箱状）に形成され、下ケース７２は、上側に開口した有底筒状に形成されている。上ケース７１は、ハウジング２の下方側端部に対して気密に固定される。駆動エレメント７が感圧部材としてのダイヤフラム７３を有することで、流量調整弁１全体を小型化することができる。

【0029】

ダイヤフラム７３は、弁体５に対して弁開力を付与可能なものであって、外周縁部が上ケース７１と下ケース７２とによって挟み込まれることで保持され、ダイヤフラム７３と上ケース７１及び下ケース７２とが気密に固定される。上記のように上ケース７１がハウジング２に対して気密に固定されることから、ハウジング２の下面と上ケース７１とダイヤフラム７３とによって囲まれた第３空間Ａ３が形成される。第３空間Ａ３は、貫通孔２４１や他の均圧孔によってハウジング２内の第２空間Ａ２と連通され、冷媒が導入される空間となっている。

【0030】

下ケース７２の上側の開口がダイヤフラム７３によって覆われることにより、封入空間Ａ４が形成される。ダイヤフラム７３は、上ケース７１によって形成される第３空間Ａ３と、下ケース７２によって形成される封入空間Ａ４と、を区画する。封入空間Ａ４には、封入ガスとして、例えば二酸化炭素が封入される。封入ガスは、使用される温度域で気体状態として存在するものであり、且つ、温度に対する圧力変化が冷媒よりも大きいものであればよく、安定性や環境負荷等を考慮して封入ガスの種類が適宜に選択されればよい。

【0031】

伝達手段８は、例えば金属製であって、第３空間Ａ３に配置される基部８１と、基部８１からＺ方向に沿って上側に向かって延びる延在部８２と、弁体５の連通部５３に挿通される被挿通部８３と、を一体に有する。基部８１は、例えば板状やブロック状に形成され、その下面がダイヤフラム７３に当接することにより力を受けるようになっている。延在部８２は、例えば円柱状等の棒状に形成され、貫通孔２４１及び弁ポート２３１に挿通可能な寸法を有している。延在部８２の外径は弁体５の連通部５３の内径よりも大きく、延在部８２は連通部５３に挿通不能であるとともに連通部５３全体を下側から閉塞可能となっている。

【0032】

挿通部８３は、延在部８２よりも外径が小さく且つ延在部８２の上面８２１から上側に突出し、弁体５の断面形状（本実施形態では円状）と同様の断面形状を有する。挿通部８３の外径は連通部５３の内径と同程度か若干小さく、挿通部８３が連通部５３に挿通可能となっている。

【0033】

ここで、弁体５と伝達手段８との間でどのように力が伝達されるかについて説明する。上記のように延在部８２の外径が連通部５３の内径よりも大きいことから、延在部８２の上面８２１が弁体５の下面５４に当接可能となっている。これにより、弁体５と伝達手段８とは、相手に近づこうとした際には相手に力が伝達され、相手から遠ざかろうとした際には力が伝達されないようになっている。即ち、ダイヤフラム７３から力を受けた伝達手段８が上側に移動する際、上面８２１と下面５４とが当接することで弁体５に力が伝達され、弁体５が上側に移動する。また、圧縮ばね６から力を受けた弁体５が下側に移動する際、上面８２１と下面５４とが当接することで伝達手段８に力が伝達され、伝達手段８が下側に移動する。

【0034】

圧縮ばね６の弁閉力が駆動エレメント７の弁開力に対して充分に大きい場合、弁体５は下側に移動し、弁座部２３１Ａに着座してそれ以上下側に移動することができなくなる。この状態において、駆動エレメント７の弁開力がさらに低下した場合、伝達手段８は下側に移動することができる。このように、伝達手段８は、弁体５に対して鉛直方向の下側に相対移動可能に設けられている。

【0035】

以上のような流量調整弁１Ａでは、想定される温度範囲において封入空間Ａ４の方が第３空間Ａ３よりも圧力が高く、冷却対象２０１の温度が上昇するほど圧力差が大きくなっていく。駆動エレメント７は、この圧力差に応じた弁開力を弁体５に付与するようになっている。尚、弁体５が弁開方向に移動して圧縮ばね６が圧縮されると、圧縮ばね６の弁閉力が大きくなるが、この弁閉力の変化量は、駆動エレメント７の弁開力の変化量に比べて小さくなっている。従って、冷却対象２０１の温度が上昇するほど弁ポート２３１の開度が大きくなり、通過する冷媒の流量が増大して冷却対象２０１をより冷却しようとする。このように、流量調整弁１Ａでは冷却対象２０１の温度に応じて通過する冷媒の流量が調整される。

【0036】

上記では、流量調整弁１Ａにおいて駆動エレメント７が通常に動作し、弁体５が移動することで弁開度が調整される（以下、このような状態を「通常状態」とする）ものとしたが、例えばダイヤフラム７３に割れ等の損傷が発生することにより、第３空間Ａ３と封入空間Ａ４とが連通する場合がある（図４参照）。第３空間Ａ３と封入空間Ａ４とが連通すると、ダイヤフラム７３の上下の空間の圧力差によって弁開力を生じさせることが困難となる。従って、弁体５に対しては主として圧縮ばね６による弁閉力が作用し、弁体５が弁座部２３１Ａに着座して全閉状態となるとともに、冷却対象２０１の温度が変化しても弁体５を移動させることができず（弁ポート２３１の開度を調整することができず）調整不能状態となる。

【0037】

このとき、伝達手段８には、Ｚ方向下側への重力が作用する。また、上記のように伝達手段８は弁体５に対して鉛直方向の下側に相対移動可能に設けられている。従って、調整不能状態において、伝達手段８に作用する重力が駆動エレメント７の弁開力（上側への力）を上回ると、伝達手段８が下側に移動する。調整不能状態において駆動エレメント７の弁開力が得られなくなり、伝達手段８が下側に移動することにより、伝達手段８の被挿通部８３が弁体５の連通部５３から脱落し、連通部５３が開放される。これにより、調整不能状態においては連通部５３によって一次ポート２１と二次ポート２２とが連通し、冷媒が通過可能となる。

【0038】

尚、上記のように伝達手段８が下側に移動する際、伝達手段８は連通部５３及び貫通孔２４１によって案内されることが好ましいが、第２隔壁部２４の板厚が薄い場合等には、伝達手段８の延在部８２を案内する筒状の案内部等を別途設けてもよい。

【0039】

以上の本実施形態によれば、伝達手段８が弁体５の連通部５３を閉塞していることで、通常状態において連通部５３を通過可能な冷媒の流量を、調整不能状態において通過可能な流体の流量に対して低減することができ、低流量制御が容易となる。また、伝達手段８が弁体５に対して鉛直方向の下側に相対移動可能であることで、ダイヤフラム７３に故障等が生じて鉛直方向上側への弁開力が得られなくなり、調整不能状態となった場合、伝達手段８が重力によって鉛直方向下側に移動し、弁体５の連通部５３を開放する。従って、本実施形態によれば低流量制御を容易としつつ調整不能状態において冷媒の流量を確保することができる。

【0040】

また、伝達手段８の被挿通部８３が、弁体５における貫通孔状の連通部５３に挿通されることで、弁体５の移動方向であるＺ方向と直交するＸＹ平面内において、弁体５と伝達手段８との相対位置のずれを抑制することができる。

【0041】

また、弁閉力付与手段としての圧縮ばね６が設けられていることで、圧縮ばね６の弁閉力と駆動エレメント７の弁開力とのバランスによって弁ポート２３１の開度を調節することができ、流量制御を容易とすることができる。

【0042】

［第２実施形態］
本実施形態の流量調整弁１Ｂは、図５に示すような加熱装置３００に設けられる。加熱装置３００は、流量調整弁１Ｂと、加熱用の流体（以下、単に「熱媒」と呼ぶ）を所定方向に送り出す送流体手段としてのポンプ３０１と、熱源４００から熱媒に吸熱させるための吸熱器３０２と、ホットプレート等の熱伝達部３０３と、を備え、熱媒が循環する流路を形成する。この加熱装置３００は、低温状態において性能が低下したり劣化したりする可能性がある機器や部品等を加熱対象５０１として、温度低下を防ぐために加熱や暖機を行うものである。加熱対象５０１としては、例えば電気自動車やハイブリッド車等に搭載されるバッテリや、液化天然ガス（ＬＮＧ）を燃料として使用するガスエンジン又はガスタービン等のガス燃焼駆動機関におけるＬＮＧ気化器等が挙げられる。加熱すべき機器や部品が複数存在する場合にはこれらを１つのユニットと捉えてもよい。また、熱源４００としては、加熱対象５０１とともに用いられる機器（例えば自動車に搭載されるヒータや、ガス燃焼駆動機関におけるガスエンジン又はガスタービン）や、加熱対象５０１自身を用いればよく、これらの排熱を利用すればよい。加熱装置３００において用いられる熱媒としては、蒸気や水（温水）、空気（温風）、油等が例示される。

【0043】

図５に示す例では、加熱装置３００は１つの加熱対象５０１を加熱するものとするが、加熱装置が加熱する加熱対象の数は任意である。加熱装置が複数の加熱対象を加熱する場合、加熱対象の数と同数の流量調整弁及び熱伝達部が設けられるとともに、これらが並列に接続されていることが好ましい。

【0044】

ポンプ３０１によって送り出された熱媒は、流量調整弁１Ｂを通過し、加熱対象５０１に接触するように設けられた熱伝達部３０３内を通過することで加熱対象５０１と熱交換し、吸熱器３０２によって加熱され、再びポンプ３０１に戻る。熱伝達部３０３は、加熱対象５０１よりも下流側において、流量調整弁１Ｂの駆動エレメント７Ｂの下ケース７２に接触するようになっている。即ち、流量調整弁１Ｂは、加熱対象５０１よりも上流側に配置され、且つ、加熱対象５０１によって熱が奪われた熱媒の温度によって流量が調整されるように設けられている。尚、熱伝達部３０３は、熱媒を通過させるとともに加熱対象５０１との間で充分に熱交換可能なものであればよく、熱伝達部３０３と加熱対象５０１とが直接接触してもよいし、これらの間に熱伝達部材が設けられてもよい。尚、加熱対象５０１によって熱媒から奪われる熱量に基づいて、ポンプ３０１が送り出す熱媒の流量が調節されてもよい。

【0045】

ポンプ３０１は、使用する熱媒の種類や想定される温度範囲に応じた適宜なものが用いられればよく、熱媒を液体状態で送り出してもよいし、気体状態で送り出してもよい。即ち、加熱装置３００の流路において、熱媒は液体状態、気体状態又は気液混合状態となっていてもよいし、流路の位置によって状態が異なっていてもよい。吸熱器３０２は、例えば熱源４００と直接的に接触してもよいし、熱伝達手段（固体に限定されず、流体を用いたものも含む）を介して熱源４００から熱が伝達されるようになっていてもよい。

【0046】

以下に、流量調整弁１Ｂの詳細について説明する。図６、７に示すように、弁本体としてのハウジング２Ｂと、一次側導管３と、二次側導管４と、弁体５Ｂと、弁体５Ｂに弁開方向の力を付与する弁開力付与手段としての圧縮ばね６Ｂと、駆動エレメント７Ｂと、弁開力伝達手段９と、弁閉力伝達手段１０と、を備える。本実施形態におけるＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、第１実施形態と同様である。第１実施形態の流量調整弁１ＡではＺ方向の上側が弁開側となり下側が弁閉側となっているのに対し、本実施形態の流量調整弁１Ｂでは、後述するようにＺ方向の下側が弁開側となり上側が弁閉側となる。本実施形態においても第１実施形態と同様に、各部材間で直接接触により力が伝わってもよいし、間に設けられた部材を介して力が伝わるようになっていてもよい。

【0047】

ハウジング２Ｂは、第１隔壁部２３の上面に凹部２３２が形成されている点と、第１隔壁部２３の下面側が弁座部２３１Ｂとなる点と、において第１実施形態におけるハウジング２に対して相違している。凹部２３２は、弁ポート２３１全体を含むように第１隔壁部２３の中央部に形成されている。即ち、第１隔壁部２３の外周部に凸部２３３が形成されている。

【0048】

弁体５Ｂは、上側を頂点側とする円錐台状に形成され、第２空間Ａ２（即ち弁ポート２３１に対して下側）に配置されて弁ポート２３１の開度を変更する。従って、弁体５Ｂは第１隔壁部２３に対して下側から接離し、弁体５Ｂのうちテーパ状のニードル部５２Ｂが、第１隔壁部２３の下面のうち弁ポート２３１の周囲の部分である弁座部２３１Ｂに着座可能となっている。

【0049】

圧縮ばね６Ｂは、第１実施形態における圧縮ばね６と同様のものであるが、第１実施形態と本実施形態とで弁開側及び弁閉側が反対となっていることから、弁開力付与手段として機能する。

【0050】

駆動エレメント７Ｂは、第１実施形態における駆動エレメント７と同様に上ケース７１と下ケース７２と感圧部材としてのダイヤフラム７３とを有し、封入空間Ａ４の圧力が高くなるほど鉛直方向上側への弁閉力が大きくなるように構成されている。駆動エレメント７Ｂは、第３空間Ａ３に高温の熱媒が導入され、加熱装置３００において流量調整弁１Ｂよりも下流側において下ケース７２が熱伝達部３０３に接触し、封入空間Ａ４に温度が伝達されるようになっている。即ち、流量調整弁１Ｂを通過した熱媒の熱が加熱対象５０１によって奪われるほど、封入空間Ａ４の温度が低下して圧力が低下し、上側への力（弁閉力）が小さくなるようになっている。これにより、加熱対象５０１の温度が低いほど、駆動エレメント７Ｂの弁閉力が圧縮ばね６Ｂの弁開力に対して小さくなり、弁ポート２３１の開度が上昇して通過する熱媒の流量が増加するようになっている。

【0051】

弁開力伝達手段９は、例えば金属製であって、ＸＹ平面に沿って延びる板状又はブロック状の基部９１と、基部９１からＺ方向に沿って下側に延びる被挿通部９２と、を一体に有する。基部９１は、第１空間Ａ１（即ち弁ポート２３１に対して上側）に配置され、例えばその外径が凹部２３２の内径よりも大きく形成されたり（全体が大きく形成されてもよいし部分的に大きく形成されてもよい）、凹部２３２とは形状が異なったりすることにより、凹部２３２内に収容不能となっている。基部９１には、Ｚ方向から見て被挿通部９２及び凸部２３３のいずれにも重ならない位置に、貫通孔状の連通部９１１が形成されており、基部９１の上側の空間と下側の空間とが連通するようになっている。基部９１の上面は、圧縮ばね６Ｂから弁開力を受ける受力部となる。

【0052】

被挿通部９２は、例えば円柱状（棒状）に形成されるとともにその外径が弁ポート２３１の内径よりも小さい。被挿通部９２は、その上端部が基部９１の中央部に配置され、弁ポート２３１に挿通され、その下端部が弁体５Ｂの上面に当接することにより、弁体５Ｂに力を伝達する。即ち、弁ポート２３１に挿通される被挿通部９２を介して、第１空間Ａ１に配置された基部９１と、第２空間Ａ２に配置された弁体５Ｂと、の間で力が伝達されるようになっている。本実施形態では、弁ポートに挿通される部分（被挿通部９２）が弁開力伝達手段の一部となっているが、弁体が弁ポートに挿通される部分を有していてもよい。

【0053】

駆動エレメント７Ｂの弁閉力が低下していくと、圧縮ばね６Ｂの弁開力によって、弁開力伝達手段９が下方に移動していき、弁閉力が所定値以下となると、基部９１の外周部が第１隔壁部２３の凸部２３３に当接し、移動が規制される。このとき、基部９１が凹部２３２に収容されず、且つ、基部９１に連通部９１１が形成されていることから、弁開力伝達手段９によって弁ポート２３１が閉塞されないようになっている。尚、連通部９１１は、基部９１が凸部２３３に当接した際に弁ポート２３１を塞がないように形成されていればよく、その一部が凸部２３３に重なってもよいし、貫通孔以外の形状（例えば外周縁において開放された切り欠き状）であってもよい。

【0054】

弁開力伝達手段９は、弁体５Ｂに対して固定されておらず、互いに離れることができるようになっている。即ち、弁体５Ｂは、弁開力伝達手段９に対して鉛直方向の下側に相対移動可能となっている。

【0055】

弁閉力伝達手段１０は、例えば金属製であって、第３空間Ａ３に配置される基部１０Ａと、基部１０ＡからＺ方向に沿って上側に向かって延びる延在部１０Ｂと、を一体に有する。基部１０Ａは、例えば板状やブロック状に形成され、その下面がダイヤフラム７３に当接することにより力を受けるようになっている。延在部１０Ｂは、例えば円柱状等の棒状に形成され、貫通孔２４１に挿通される。延在部１０Ｂの上端部が弁体５Ｂの下面に当接するか、又は、延在部１０Ｂが弁体５Ｂに対して固定されることにより、弁体５Ｂに弁閉力が伝達されるようになっている。

【0056】

以上のような流量調整弁１Ｂは、第１実施形態の流量調整弁１Ａに対して弁開力及び弁閉力の方向が反対となっていることから、通常状態においては、第４空間Ａ４の温度及び圧力が低下する（即ち加熱対象５０１の温度が低い）ほど弁ポート２３１の開度が大きくなる。即ち、流量調整弁１Ｂでは加熱対象５０１の温度に応じて通過する冷媒の流量が調整される。

【0057】

ここで、流量調整弁１Ｂが調整不能状態となった場合の動作について説明する。本実施形態の流量調整弁１Ｂにおいても、ダイヤフラム７３の割れ等によって第３空間Ａ３と封入空間Ａ４とが連通して駆動エレメント７による弁閉力が得られにくくなり、弁体５Ｂが移動不能となる場合がある（図８参照）。調整不能状態においては、圧縮ばね６Ｂの弁開力が駆動エレメント７Ｂの弁閉力に対して充分に大きくなることから、弁開力伝達手段９が下側に移動していき、基部９１の外周部が第１隔壁部２３の凸部２３３に当接する。このとき、弁体５Ｂが弁開力伝達手段９に対して下側に相対移動可能に設けられていることから、弁体５Ｂは、重力によって下側に移動して弁ポート２３１を開放する。基部９１に連通部９１１が形成されており、弁ポート２３１が開放されていることから、第１空間Ａ１と第２空間Ａ２とが連通し、熱媒が通過可能となる。即ち、調整不能状態においては弁ポート２３１及び連通部９１１によって一次ポート２１と二次ポート２２とが連通し、熱媒が通過可能となる。

【0058】

尚、上記のように弁体５Ｂが下側に移動する際、弁体５Ｂが弁閉力伝達手段１０に固定されて同時に移動するとともに延在部１０Ｂが貫通孔２４１によって案内されることが好ましいが、第２隔壁部２４の板厚が薄い場合等には、延在部１０Ｂを案内する筒状の案内部等を別途設けてもよい。また、弁体５Ｂを弁閉力伝達手段１０に固定せず、弁体５Ｂのみを案内する案内部等を別途設けてもよい。

【0059】

以上の本実施形態によれば、駆動エレメント７Ｂが鉛直方向上側への弁閉力を弁体５Ｂに付与するように構成されていることから、ダイヤフラム７３に故障等が生じて鉛直方向上側への弁閉力が得られなくなり、調整不能状態となった場合、弁体５Ｂが重力によって鉛直方向下側に移動する。これにより、弁ポート２３１が開放されて熱媒の流量を確保することができる。このとき、弁体５Ｂに連通部を形成する必要がなく、低流量制御が容易である。

【0060】

また、弁開力付与手段として圧縮ばね６Ｂが設けられていることで、圧縮ばね６Ｂの弁開力と駆動エレメント７Ｂの弁閉力とのバランスによって弁ポート２３１の開度を調節することができ、流量制御を容易とすることができる。さらに、弁開力伝達手段９の基部９１に連通部９１１が形成されていることで、調整不能状態において基部９１によって弁ポート２３１が閉塞されてしまうことを抑制し、熱媒の流量を確保することができる。

【0061】

さらに、弁ポート２３１が形成された第１隔壁部２３に凹部２３２が形成され、基部９１が凹部２３２に収容不能となっていることで、調整不能状態において熱媒が弁ポート２３１を通過するための空間を確保しやすくすることができる。

【0062】

なお、本発明は、前記第１実施形態又は前記第２実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的が達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。例えば、前記第１実施形態では、伝達手段８の被挿通部８３が弁体５における貫通孔状の連通部５３に挿通され、且つ、延在部８２の上面８２１によって連通部５３全体が閉塞可能であるものとしたが、このような構成に限定されない。即ち、伝達手段は、連通部の少なくとも一部を閉塞するものであればよく、連通部の全体を覆ってもよいし、一部のみを覆ってもよい。また、伝達手段は、連通部に挿通されずに連通部を閉塞してもよい。また、弁体に形成される連通部は、貫通孔状でなくてもよい。即ち、連通部が弁体の外周面にまで到達し、鉛直方向から見て切り欠き状となっていてもよい。

【0063】

また、前記第１実施形態では、弁閉力付与手段としての圧縮ばね６が設けられているものとしたが、弁閉力付与手段は圧縮ばねに限定されず、適宜な形態のものが設けられればよい。また、弁体の質量が大きい場合や、第１空間Ａ１の圧力が第２空間Ａ２の圧力よりも充分に高くなりやすい場合、駆動エレメントの弁開力が小さい場合等、弁閉力を追加的に付与しなくても弁体の動作を制御しやすい場合には、弁閉力付与手段を設けなくてもよい。

【0064】

また、前記第２実施形態では、弁ポート２３１が形成された第１隔壁部２３に凹部２３２が形成され、且つ、基部９１が凹部２３２に収容不能であるものとしたが、このような構成に限定されない。例えばＺ方向から見て弁ポートに重なるような連通部が基部に形成されていれば、基部が凹部に収容されたり、そもそも凹部が形成されない構成であったりしても、第１空間と第２空間とを連通させることができる。

【0065】

また、前記第２実施形態では、弁開力付与手段としての圧縮ばね６Ｂが設けられているものとしたが、弁開力付与手段は圧縮ばねに限定されず、適宜な形態のものが設けられていればよい。また、弁体の質量が大きい場合や、第１空間Ａ１の圧力が第２空間Ａ２の圧力よりも充分に高くなりやすい場合、駆動エレメントの弁閉力が小さい場合等、弁開力を追加的に付与しなくても弁体の動作を制御しやすい場合には、弁開力付与手段を設けなくてもよい。さらに、弁開力付与手段を設けない場合、弁開力伝達手段を省略してもよい。

【0066】

また、前記第１実施形態及び前記第２実施形態では、駆動エレメント７、７Ｂが冷却対象２０１又は加熱対象５０１と熱交換することで封入空間Ａ４の温度が変化し、封入空間Ａ４の圧力が変化して弁開力又は弁閉力を付与する構成となっているが、駆動エレメントは、冷却対象又は加熱対象の温度変化に応じて弁開力又は弁閉力が変化するものであればよく、その構成は限定されない。例えば、駆動エレメントの一部を冷却対象又は加熱対象に直接接触させてもよいし、封入空間と連通した空間を有するとともに冷却対象又は加熱対象近傍に配置された感温筒を併用してもよい。

【0067】

また、前記第１実施形態及び前記第２実施形態では、感圧部材としてダイヤフラムを用いるものとしたが、感圧部材は、封入空間を区画し封入空間の圧力の増加に伴って弁体に弁開方向又は弁閉方向の力を付与できるものであればよく、例えばベローズ等を用いることもできる。

【0068】

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0069】

１Ａ，１Ｂ…流量調整弁、２，２Ｂ…ハウジング（弁本体）、２１…一次ポート、２２…二次ポート、２３１…弁ポート、５，５Ｂ…弁体、５３…連通部、６…圧縮ばね（弁閉力付与手段）、６Ｂ…圧縮ばね（弁開力付与手段）、７，７Ｂ…駆動エレメント、７３…ダイヤフラム（感圧部材）、８…伝達手段、８３…被挿通部、９…弁開力伝達手段、９１…基部、９２…被挿通部、９１１…連通部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】